4 Выбор, конструирование и расчет приспособления для токарно-винторезной операции.

Приспособлениями в машиностроении называют вспомогательные устройства к технологиче­скому оборудования, используемые при выполнении операций обработки, сборки и контроля. Применение приспособлений позволяет:

• устранить разметку заготовок перед обработкой;

• повысить ее точность;

• увеличить производительность труда на операции;

• облегчить условия работы и обеспечить ее безопасность;

• расширить технологические возможности оборудования;

• сократить количество персонала, задействованного при выполнении технологических опера­ций.

Сконструируем и рассчитаем станочное приспособление для обработки детали на токарно-винторезном станке;

4.1 Выбор, конструирование и расчет приспособления для чернового точения наружной поверхности диаметром 250 мм, на длину 44мм

В качестве приспособления выбирается трехкулачковый клиновой патрон с пневмоприводом. Такие патроны обеспечивают надежную установку и закрепление обрабатываемых деталей на шпинделе передней бабки станка. Поскольку разработка технологического процесса изготовле­ния зубчатой втулки привода ведется для единичного производства, то в качестве приспособ­ления для токарно-винторезного станка 16К30 лучше всего использовать токарный трехкулач­ковый патрон с вращающимся пневматическим приводом двустороннего действия. Основ­ными преимуществами пневмопривода, по сравнению с другими приводами, являются быст­рота, легкость, постоянство силы зажима, возможность ее регулирования, а также дистан­цион­ное управление зажимами.

Расчет будем вестись для чернового точения поверхности  250 мм.

Исходными данными для расчета сил зажима являются:

• схема базирования заготовки;

• величина, направление и место приложения сил, возникающих при обработке;

• схема закрепления заготовки, т.е. направление и точка приложения зажимной силы.

Составление исходных данных для расчета необходимых сил зажима является важнейшим моментом проектирования зажимных механизмов, т.к. ошибка этого этапа может привести к созданию приспособления, не обеспечивающего надежное закрепление заготовки.

Режимы резания для выполнения этих расчетов берутся из прошлых расчетов.

Определение схемы действия сил на обрабатываемую заготовку. [6]

Рисунок 4. –Схема действия сил, действующих на заготовку.

Суммарная сила зажима заготовки, Н:

(4.1)

где k –коэффициент запаса; k=2,6 (для чернового точения)[ 7];

P_z –сила резания, Н; P_z=3692,6Н;

d₁ –диаметр обрабатываемой части детали; d₁=250мм;

D –диаметр зажатой кулачками части детали; D=258мм;

f –коэффициент трения между рабочей поверхностью кулачков и заготовкой; f=0,8 для рифленной поверхности кулачков.[6]

Рассчитывается сила зажима заготовки одним кулачком патрона.

, (4.2)

где n – количество кулачков.

W= =3876 (Н).

Величину W проверяют на возможность продольного сдвига заготовки силой P_х, по формуле:

, (4.3)

где k – коэффициент запаса;

P_х – сила, Н; P_х = 1727,7Н; (см. пункт 2.1)

f – коэффициент трения между поверхностями заготовки и кулачков.

;

11628Н >5615Н;

Определяется силу на штоке по формуле, Н, [7]:

(4.4)

где ₁ –коэффициент трения между направляющей поверхностью кулачка и пазом корпуса патрона; ₁=0,15 [6])

f –коэффициент трения между рабочей поверхностью кулачков и обрабатываемой деталью; f=0,8 [6];

K₁ –коэффициент учитывающий дополнительные силы трения в патроне; K₁=1,1[6];

a –вылет кулачка от середины его опоры в пазу патрона до центра приложения силы зажима W на одном кулачке,мм; a=55мм;

h –длина направляющей части кулачка, соприкасающаяся с пазом корпуса патрона,мм; h=130мм;

=15 -угол наклона пазов скользящей втулки для клиновой пары патрона, град; [6];

f=5⁰43^’ –угол трения наклонной поверхности клиновой пары патрона; [6].

Расчет размеров исполнительного механизма силового привода. Для расчета принимается поршневой пневмопривод. Исполнительный механизм представляет собой вращающийся пневмоцилиндр двухстороннего действия.

Силу на штоке Q можно выразить формулой:

, (4.5)

где p – давление в системе = 0,4 Мпа,

D_цил – диаметр цилиндра, мм,

d_цил – диаметр штока, мм,

 - КПД системы, = 90%.

Принимаем d_цил = 0,2 D_цил , рассчитывается диаметр цилиндра пневмопривода:

, (4.6)

Принимается стандартное ближайшее значение диаметра цилиндра D_цил.ст.=160мм, стандарт­ное значение диаметра штока d_шт.ст.=32мм.

Действительная осевая сила Q на штоке :

Q_действ > Q,

6948,7Н > 5768,6Н , следовательно размеры исполнительного механизма выбраны верно.